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    基于VB的霍爾傳感器性能測試系統(tǒng)設(shè)計

       2012年07月05日 18:08  
      霍爾傳感器是利用霍爾效應(yīng)工作的半導(dǎo)體元件。由于霍爾元件轉(zhuǎn)換效率高、響應(yīng)速度快、動態(tài)范圍寬、頻率特性好、低噪音等特點,使霍爾傳感器在電機檢測、磁場強計、轉(zhuǎn)速控制器、位置檢測與自動控制等方面得到廣泛的應(yīng)用。在許多場合,需要了解霍爾傳感器的各種性能,本測試系統(tǒng)應(yīng)用VisualBasic可視化程序設(shè)計語言和單片機與計算機之間的RS-232串行通信,實現(xiàn)霍爾傳感器參數(shù)的自動測量與記錄、分析。
      
      1、測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
      
      1.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)與原理
      
      霍爾傳感器性能測試系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。信號處理電路板一方面接收霍爾傳感器的測量信號,并處理成標(biāo)準(zhǔn)信號傳送給單片機,另一方面根據(jù)單片機傳送的數(shù)據(jù),產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,使霍爾傳感器在規(guī)定的條件下進(jìn)行工作。單片機通過RS-232串行通信口,向計算機傳送測量信號,并接收控制信號。計算機用于霍爾傳感器性能測試數(shù)據(jù)的顯示、分析和存儲。
      
      圖1測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
      
      1.2信號處理原理
      
      本系統(tǒng)有霍爾傳感器的靈敏度KH和霍爾電勢溫度系數(shù)α二個測試參數(shù)。信號的處理如圖2所示。
      
      圖2信號處理原理圖
      
      X1—控制信號,調(diào)節(jié)電阻R,控制磁場強度X2—控制信號,調(diào)節(jié)霍爾傳感器的激勵電流
      
      X3--控制信號,控制電源開關(guān)X4—控制信號,調(diào)節(jié)加熱器電壓來控制溫度
      
      Y1—測試信號,測量霍爾傳感器的輸出電壓Y2—測試信號,測量測試系統(tǒng)的環(huán)境溫度
      
      在輸出控制信號X3、X1和X2時,使霍爾傳感器工作在某一固定磁場強度和不同的激勵電流的條件下,或者在某一固定激勵電流和不同的磁場強度條件下,傳感器會輸出一系列的空載霍爾電勢,通過計算機的運算,計算出不同條件下的靈敏度KH。在某一固定的磁場強度和激勵電流條件下,通過控制信號X4,改變電加熱器的電壓和測量測試系統(tǒng)的環(huán)境溫度信號Y2,來測量傳感器的霍爾電勢溫度系數(shù)α。
      
      2.RS-232串行通信實現(xiàn)
      
      2.1串行通信的實現(xiàn)
      
      單片機和計算機之間的數(shù)據(jù)傳送是通過RS-232串行口實現(xiàn)的。計算機向單片機傳送控制命令和數(shù)據(jù),由單片機把信號傳輸?shù)叫盘柼幚黼娐钒迳?,然后再測量信號處理電路板的輸出信號,通過串行口回傳給計算機。串行口數(shù)據(jù)通信協(xié)議是:數(shù)據(jù)傳輸速率為9600bps,1位開始位,8位數(shù)據(jù)位,1位停止位,無奇偶校驗位。由于僅僅是單片機與計算機相互傳送信息,所以RS-232串行口只需要接收、發(fā)射和地三根導(dǎo)線。單片機采用AT89C52芯片,它的邏輯電平與計算機的RS-232的接口電平不一致,需要在單片機和計算機的RS-232串行口之間,設(shè)計一個MAX232芯片,該芯片可以實現(xiàn)把單片機的0V、+5V電壓轉(zhuǎn)換成RS232接口的邏輯“1”電平(-3---15V)和邏輯“0”電平(+3---+15V)。如圖3所示,圖中C1–C5均為1μF。
      
      圖3MAX232芯片的應(yīng)用
      
      2.2VB的應(yīng)用
      
      VB(VisualBasic)是計算機系統(tǒng)中主要的開發(fā)語言,它具有、簡單易學(xué)和強大的圖形功能,支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計,具有結(jié)構(gòu)化的事件驅(qū)動編程模式和良好的人機界面,提供了功能強大的通訊控件MSCOMM。因此,應(yīng)用VB語言可以方便地設(shè)計需要大量圖形顯示的應(yīng)用程序。利用MSCOMM控件可以設(shè)置串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收,對串口狀態(tài)及串口通訊的信息格式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置。MSCOMM控件是一個標(biāo)準(zhǔn)的十位串行口通訊,在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)過程中觸發(fā)OnComm事件,訪問CommEvent屬性來了解通訊事件的類型。
      
      2.3VB通訊控件的程序設(shè)計
      
      PrivateSubForm_Lopad();串行口初始化程序
      
      Comm1.CommPort=1;設(shè)置串行口1
      
      Comm1.Settings=”9600,n,8,1”;設(shè)置波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和停止位
      
      Comm1.InputLen=0;讀接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)
      
      Comm1.InBufferSize=255;設(shè)置接收緩沖區(qū)的大小
      
      Comm1.OutBufferSize=255;設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)的大小
      
      Comm1.PortOpen=True;打開串行口1
      
      Comm1.Sthreshold=1;緩沖區(qū)空觸發(fā)
      
      Comm1.Rthreshold=1;數(shù)據(jù)進(jìn)入接收緩沖區(qū)觸發(fā)接收事件
      
      EndSub;程序結(jié)束
      
      以上是VB的串行口的初始化程序,還有數(shù)據(jù)發(fā)送和接收程序,數(shù)據(jù)發(fā)送程序是計算機向單片機發(fā)送控制命令和數(shù)據(jù),接收程序是接收單片機檢測的數(shù)據(jù)。
      
      2.4單片機串行通訊程序設(shè)計
      
      單片機與計算機進(jìn)行串行通訊,需要對AT89C52的串行口控制器SCON設(shè)置,使SCON=50H,工作在串行方式1的10位異步通訊方式,使AT89C52的中斷允許寄存器IE的中斷位EA=1,允許串行口中斷。串行口的初始化程序如下:
      
      CXK:MOVTH1,#0FDH;設(shè)置波特率
      
      MOVTL1,#00H;
      
      MOVTMOD,#20H;設(shè)置定時器2的工作方式為2
      
      MOVTCON,#40H;定時器啟動
      
      SETBES;串行口允許中斷
      
      MOVSCON,#50H;設(shè)置串行口工作方式為1
      
      RET
      
      3.需要注意的幾個方面
      
      3.1磁場強度的產(chǎn)生與調(diào)節(jié)
      
      在圖2中,電源E應(yīng)該保持穩(wěn)定,調(diào)節(jié)磁場強度的電位器采用數(shù)字式電位器,可以地調(diào)節(jié)場強。在使用前,用高一級精度的場強儀來測量數(shù)字電位器不同阻值下的磁場強度,把二者相對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲在計算機中,作為調(diào)節(jié)磁場強度的依據(jù)。
      
      3.2溫度的測量與控制
      
      用熱敏電阻作為溫度傳感器,熱敏電阻的靈敏度高,熱慣性小,可以快速正確地測量到溫度值。電加熱器使用電阻絲通220V交流電供熱,為了減少加熱器的熱慣性和便于溫度控制,將電阻絲繞在一個平面上,并用一個小風(fēng)扇,使測試系統(tǒng)中的溫度分布均勻和使霍爾傳感器的溫度比較快地達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),采用單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于霍爾電勢溫度系數(shù)α是指溫度變化1℃時的變化情況,所以系統(tǒng)溫度的測量和控制有比較高的要求。
      
      4.結(jié)束語
      
      在霍爾傳感器性能測試系統(tǒng)的設(shè)計中,充分發(fā)揮了單片機和計算機的作用,充分發(fā)揮了VB的圖形功能,使測試系統(tǒng)具有相當(dāng)友好的用戶界面。

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